Сколько электронов может содержать максимально: а) 4s, 4p, 4d, 4f квантовые подуровни; б) четвертый квантовый уровень?

Тема: Строение атома и заполнение электронных оболочек
Разъяснение: Все электроны в атоме расположены в электронных оболочках, состоящих из энергетических уровней и подуровней. Каждый энергетический уровень содержит несколько подуровней, а каждый подуровень состоит из орбиталей. Количество электронов, которое может содержать каждый подуровень, определяется формулой 2n^2, где n - номер подуровня.

а) В четвертом энергетическом уровне (n=4) находятся следующие подуровни:
- 4s: 2 электрона (n=1)
- 4p: 6 электронов (n=3)
- 4d: 10 электронов (n=5)
- 4f: 14 электронов (n=7)

б) Четвертый энергетический уровень может содержать суммарно 32 электрона (2n^2 = 2x4^2 = 32).

Электронная формула ксенона: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^6

На четвертом энергетическом уровне имеется 8 орбиталей (4s, 4p, 4d, 4f), и каждая орбиталь может содержать по 2 электрона. Если заполнены все подуровни вплоть до 4f, то на четвертом уровне останется 10 незаполненных, т.к. 32 - 2(2+6+10+14) = 32 - 64 = -32, но количество вакантных орбиталей не может быть отрицательным, поэтому имеется 0 вакантных орбиталей на четвертом уровне.

Совет: Для запоминания порядка заполнения электронных оболочек атомов можно использовать таблицу Менделеева. Также полезно знать формулу для расчета максимального числа электронов на подуровне (2n^2).

Задание для закрепления: Сколько электронов может содержать максимально 5s подуровень? Какая электронная формула у атома фосфора? Сколько вакантных орбиталей имеется на третьем квантовом уровне?